рщддщ. Лабораторные работы медицинская физика 1 2021 (1). Школа медицины

• Название: Школа медицины
• Анкор: рщддщ
• Дата: 18.03.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: Лабораторные работы медицинская физика 1 2021 (1).docx
• Тип: Лабораторная работа; #403540
• страница: 2 из 3

Вывод:

Логарифмический декремент затухания обратен по величине числу колебаний, совершаемых за то время, за которое амплитуда уменьшается в e раз и показывает скорость затухания колебаний в системе
Задание 3. Затухание ультразвука в биологических тканях

№	ткань	Скорость ультразвука, м/с	Акустиче ское сопртивле ние, кг/м2 с	ⅴ, частота, МГц	𝐼0 - интенсивно сть ультразвук а вблизи источника, Вт/см2	α – коэффициен т поглощения, дБ/см, при f = 1МГц	х – расстоян ие, см
2	Мозг	1541	1,58	1	0,5	0,85	0,5;0,7
4	Почка	1561	1,62	1	0,5	1	0,5
6	мышца: вдоль фибрил л поперек фибрил	1585	1,70	1	0,5	1,30 3,30	0,5
8	вода	1480		1	0,5	0,0022	0,5;1

	А0	А	I	λ	v	a	T
Мозг	12,7*10^-6	8,9*10^-6 7*10^-6	45,96*10^-6 44,39*10^-6	8,5	52,124 43,96	327*10^-6 276*10^-6	10^-6
Почка	12,5*10^-6	7,6*10^-6	45,24*10^-6	10	47,728	300*10^-6	10^-6
Мышца вдоль фибрил	12,2*10^-6	6,37*10^-6	43,9*10^-6	13	40	251*10^-6	10^-6
Мышца поперек фибрил	12,2*10^-6	2,34*10^-6	35,95*10^-6	33	14,7	92*10^-6	10^-6
вода	12,98*10^-6	12,97*10^-6	49,99*10^-6	0,0022	81,45	512*10^-6	10^-6

1. 
   График и листинг моделирования амплитуды колебания частиц от расстояния х.
   

𝐴 =



График 10, модель изменения амплитуды затухающих частиц от расстояния, мозг.
Код

A=12.7.*exp(-8.5*x)

x=0:0.1:0.7

xgrid

plot(x,A,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от расстояния, мозг","x","A")


Рисунок 11, модель изменения амплитуды затухающих частиц от расстояния, почка.
Код:

A=12.5.*exp(-10*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,A,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от расстояния, почка","x","A")


Рисунок12, модель изменения амплитуды затухающих частиц от расстояния, мышца вдоль миофибрилл.
Код:

A=12.2.*exp(-13*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,A,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от расстояния, мышца вдоль","x","A")


Рисунок 13, модель изменения амплитуды затухающих частиц от расстояния, мышца поперёк миофибрилл.
Код:
A=12.2.*exp(-33*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,A,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от расстояния, мышца поперёк","x","A")



Рисунок 13, модель изменения амплитуды затухающих частиц от расстояния, вода.
Код:

A=12.98.*exp(-0.022*x)

x=0:0.1:1

xgrid

plot(x,A,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от расстояния, вода","x","A")

2. 
   График и листинг моделирования интенсивности ультразвука от расстояния х
   

𝐼 =



Рисунок14, модель изменения интенсивности затухающих частиц от расстояния, мозг.
Код:

I=0.5.*exp(-2*8.5*x)

x=0:0.1:0.7

xgrid

plot(x,I,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от интенсивности, мозг","x","I")


Рисунок 15, модель изменения интенсивности затухающих частиц от расстояния, почка.
Код:

I=0.5.*exp(-2*10*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,I,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от интенсивности, почка","x","I")

Рисунок 16, модель изменения интенсивности затухающих частиц от расстояния, мышца вдоль.
Код:

I=0.5.*exp(-2*13*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,I,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от интенсивности, мышца вдоль","x","I")


Рисунок 17, модель изменения интенсивности затухающих частиц от расстояния, мышца поперёк.
Код:

I=0.5.*exp(-2*33*x)

x=0:0.1:0.5

xgrid

plot(x,I,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от интенсивности, мышца поперёк","x","I")



Рисунок 18, модель изменения интенсивности затухающих частиц от расстояния, вода.
Код:

I=0.5.*exp(-2*0.022*x)

x=0:0.1:1

xgrid

plot(x,I,'Color','k')

xtitle("Модель амплитуды затухающих частиц от интенсивности, вода","
Вывод: скорость затухания колебаний зависит от среды, сквозь которую они распространяются. Чем плотнее среда, тем выше декремент затухания.

7. Чему равна кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического колебания? 8. Какие эффекты возникаю при воздействии ультразвуковых волн на биологические объекты?

Ответы на вопросы

1. 
   Колебание-это процесс, повторяющийся во времени.
   
2. 
   Механические колебания классифицируются:
   

- свободными (собственными) называются такие колебания, которые происходят в системе, предоставленной самой себе, после того как она была выведена из положения равновесия, т.е. осциллятор совершает колебательные движения только под действием внутренних сил.

- вынужденными называются колебания, когда колеблющаяся система подвержена воздействию внешних периодических сил.

- автоколебания – сопровождаются воздействием внешних сил, управляемых самой колеблющейся системой.

- параметрические колебания – сопровождаются периодическим изменением какого-либо параметра системы под действием внешнего воздействия.

Периодические колебания – процесс, при котором через одинаковые

промежутки времени повторяется одно и тоже состояние системы.

3. 
   Гармоническими колебаниями физической величины называются такие колебания, при которых смещение тела изменяется по гармоническому (синусоидальному (sin) или косинусоидальному(cos)) закону с течением времени.
   
4. 
   Затухающими называются такие колебания, которые характеризуются наличием трения.
   
5. 
   Параметры колебаний:
   

Амплитуда колебаний — это наибольшее по модулю отклонение тела от положения равновесия (м). Обозначается А.

Период колебаний — минимальный промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание (с). Обозначается T.

Частота колебаний — это число полных колебаний за единицу времени (Гц). Обозначается v.

6. 
   Затухающие колебания обозначаются уравнением: 𝑥(𝑡) = 𝐴𝑒−𝛽𝑡cos(𝜔𝑡 + 𝜑0),
   

где 𝛽 = 𝑟 2𝑚 - показатель затухания, показывающий, какая доля энергии теряется при каждом колебании ( r - постоянная, называемая коэффициентом сопротивления среды, m - масса тела).

7. 
   Потенциальная энергия U тела, смещенного на расстояние х от положения равновесия, измеряется той работой, которую произведет возвращающая сила , перемещая тело в положение равновесия.
   

, отсюда .

Кинетическая энергия— скалярная функция, являющаяся мерой движения материальных точек, образующих рассматриваемую механическую систему, и зависящая только от масс и модулей скоростей этих точек.

8. 
   Какие эффекты возникаю при воздействии ультразвуковых волн на биологические объекты?
   

Механический эффект-При воздействии УЗ на биологические объекты, частицы среды совершают интенсивные колебательные движения, при этом, например, в

жидкостях (мягких тканях) при интенсивности УЗ 1 Вт/см на частоте 1МГц амплитуда смещений составляет 0,2 мкм, амплитуда колебательной скорости 12см/с.
Деформация среды.

Распространение ультразвуковой волны в среде связано с

механическими деформациями среды. Деформации происходят в

результате последовательного сгущения и разряжения частиц среды, что

создаёт переменное давление в среде. В зависимости от интенсивности

ультразвуковой волны, эти деформации могут вызывать либо незначительное изменение структуры, либо ее разрушение.

Акустические течения, акустические потоки- распространение ультразвуковых волн большой интенсивности в газах и жидкостях вызывает движение среды
Кавитация- образование пузырьков в жидкостях с последующим их схлопыванием и высвобождением энергии.


15.11.2021

Лабораторная работа 3

«Оценка функционального состояния слухового анализатора человека методом аудиометрии. Определение порога слышимости человека методом аудиометрии. Построение аудиограмм»
Цель работы:

Исследование слухового анализатора методом тональной пороговой аудиометрии. Измерение громкости звука. Сравнительный анализ механического воздействия звуков разного уровня интенсивности.

Задачи:

• 
  Изучить работу аудиометра, автоматизированного АА-02;
  
• 
  Определить с помощью аудиометра пороги слышимости по воздушному звукопроведению на разных частотах от 125 до 8000 Гц;
  
• 
  Провести анализ полученных аудиограмм в различных режимах.
  

Рисунок 19, Аудиограмма левого уха

Коэффициенты для определения степени тугоухости:

Воздушное левое 50+40+60+70=230 230/4=57.5

Костное левое 50+35+35+50=170 170/4=42,5



Рисунок 20, Аудиограмма правого уха
Коэффициенты для определения степени тугоухости:

Воздушное правое 50+35+35+50=170 170/4=42,5

Костное правое 50+35+35+50=170 170/4=42,5



Рисунок 19 Аудиограмма в норме

Воздушная проводимость

Частота Гц		125	250	500	750	1000	1500	2000	3000	4000	6000	8000
Правое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	40	50	50	40	35	45	35	40	40	65	50
Левое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	35	45	50	35	40	50	60	65	70	55	65
норма		0	10	0	0	0	0	0	12	17	12	0

Костная проводимость

Частота Гц		120	250	500	750	1000	1500	2000	3000	4000	6000	8000
Правое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	--		50	45	45	45	45	40		--	--
Левое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	--		55	60	55	40	50	50	45	--	--
норма		-2	2	2	6	8	5	2	1	-1	--	--

Тест дискомфорта

Частота Гц		125	500	1000	2000	4000	8000
Правое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	80	90	90	85	90	70
Левое ухо	Уровень интенсивности (Бд)	80	85	90	90	85	95
норма		80-90

		Воздушная проводимость	Костная проводимость
	Левое ухо	Правое ухо	Левое ухо	Правое ухо
Среднеарифметическое значение порогов слышимости на 4 основных частотах (500Гц,1000Гц,2000Гц, 4000Гц), дБ	57.5	42.5	42.5	42.5
Максимальное значение порога слышимости, дБ	70	65	65	65
Частота максимального значения порога слышимости, Гц	4000	6000	6000	6000
Минимальное значение порога слышимости, дБ	35	35	35	35
Частота минимального значения порога слышимости, Гц	125	1000, 2000	1000,2000	1000, 2000

Выводы:

• 
  Изучила работу аудиометра, автоматизированного АА-02;
  
• 
  Определила с помощью аудиометра пороги слышимости по воздушному звукопроведению на разных частотах от 125 до 8000 Гц;
  
• 
  По данным графикам можно сказать о том, что порог слышимости у данного человека ниже нормы.
  

Ответы на вопросы

1. 
   Механические колебания – это физические процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые интервалы времени.
   

Свободные механические колебания- колебания под действием внутренних сил.

Вынужденные колебания- колебания под действием внешней периодически меняющийся силы.

Периодические колебания- одинаковые промежутки времени между колебаниями.

Резонанс- вынуждающая сила совпадает с частотой колебательной системы.

Звук – особый вид механических колебаний в упругих средах, способных вызывать слуховые ощущения.

2. 
   Физиологические параметры звука- субъективные характеристики слухового ощущения. К им относятся порог слышимости, минимальная и максимальная частота колебаний, воспринимаемая конкретным человеком, порог болевого ощущения.
   

Физические параметры звука

Интенсивность звука (I) - это плотность потока энергии, переносимой звуковой волной.

Скорость звука-скорость распространения упругих волн в среде

Как определить суммарный уровень звукового давления от нескольких

источников? Если в точку пространства приходят звуковые волны от нескольких источников, то суммируется их интенсивность.

3. 
   Структура слухового анализатора человека. Физическая модель уха.
   

Наружное ухо состоит из ушной раковины, слухового прохода, барабанной перепонки. Звуковые волны попадая в слуховой проход усиливаются, в результате чего звуковое давление на барабанную перепонку увеличивается по сравнению со звуковым давлением в падающей волне примерно в 3 раза. Наружный слуховой проход вместе с ушной раковиной можно сравнить с резонатором типа трубы. Барабанная перепонка, отделяющая наружное ухо от среднего уха, представляет собой пластинку, состоящую из двух слоев коллагеновых волокон, ориентированных по-разному. Толщина перепонки около 0,1 мм. Среднее ухо является устройством, предназначенным для передачи звуковых колебаний из воздушной среды наружного уха в жидкую среду внутреннего уха. Среднее ухо состоит из барабанной полости, заполненной воздухом, и слуховой (евстахиевой) трубы. Барабанная полость представляет собой своеобразный барабан (объемом 0,8 см3 ), который отделяется от наружного уха барабанной перепонкой, а от внутреннего уха - овальным и круглым окнами. Любая разность давлений между наружным и средним ухом приводит к деформации барабанной перепонки.

5. Какую роль в биофизике слуха играют косточки: наковальня, молоточек,

стремянка? Как устроено внутреннее ухо? Каково роль Кортиева органа?

От барабанной перепонки звуковая информация передается слуховым косточкам, расположенным в барабанной полости – молоточку, наковальне и стремечку. Форма барабанной перепонки обеспечивает отсутствие собственных колебаний, что весьма существенно, так как собственные

колебания перепонки создавали бы шумовой фон. Слуховые косточки представляют собой систему рычагов, увеличивающие

передаваемый сигнал примерно в 3 раза. Благодаря слуховым косточкам происходит сопряжение между воздушной средой наружного уха и жидкой внутреннего.

Внутреннее ухо представляет собой замкнутую полость. Эта полость, называемая лабиринтом, имеет сложную форму и заполнена жидкостью - перилимфой и эндолимфой. В жидкости устанавливаются колебания, пришедшие по косточкам к овальному окну. Кортиев орган преобразует эти колебания в электрические импульсы и отправляет их в центральную нервную систему на подсознательный и сознательный анализ. Рецепторами акустических колебаний являются волосковые клетки кортиева органа. Эти клетки помещаются на базилярной мембране, а их волоски соприкасаются с покровной мембраной. Пространство между этими мембранами заполнено перилимфой. Каждому значению частоты акустических колебаний соответствует своя зона, свой участок структуры, в пределах которого имеет место резонансное усиление деформаций мембран и, как следствие, возбуждение волосковых клеток, расположенных на этом участке. Таким образом, волосковые клетки различного расположения имеют различную специализацию по частоте колебаний, на которые они реагируют. Кортиев орган, благодаря особенностям строения, осуществляет спектральный анализ звуков.

6. Поражения каких структур внутреннего уха и мозга характерны для

нейросенсорной тугоухости? Нарушения костной, или воздушной проводимости характерны для нейросенсорной тугоухости?

Сенсонервальная тугоухость- когда воздушная тугоухость повторяет костную тугоухость. Она обусловлена дефектами сенсорно-эпителиальных (волосковых) клеток спирального (кортиева) органа улитки внутреннего уха. Нечасто встречаются сенсоневральные нарушения слуха, связанные с повреждением преддверно-улиткового (VIII черепного) нерва или слуховых центров мозга.

7. Каким образом расположены кривые воздушной и костной проводимости

при поражении звукопроведения?

Воздушная проводимость — это непосредственно слух пациента, а костная

проводимость — слух человека, исключая звукопроводящую систему (наружное и среднее ухо), её ещё называют запасом улитки (внутреннего уха). Аудиограммы (графики) могут быть восходящими (чаще всего при

кондуктивной тугоухости), нисходящими (чаще при сенсоневральной

тугоухости), горизонтальными (плоскими). Если график аудиограммы лежит в диапазоне от 0 до 25 дБ по всем исследуемым частотам, то считается, что у человека нормальный слух. Если график аудиограммы спускается ниже, то это патология. Если костное звукопроведение в норме (0−25дБ), а воздушное проведение нарушено, это показатель кондуктивной тугоухости. В случаях, когда нарушено и костное, и воздушное звукопроведение, но есть костно-воздушный интервал, у пациента смешанный тип тугоухости (нарушения и в среднем и во внутреннем ухе).

8. Каким образом расположены на аудиограмме кривые костной и воздушной проводимости при нарушении звуковосприятия? Закон Вебер Фехнера. Шкала громкости звуков.

Закон Вебера Фехнера- интенсивность ощущения чего-либо линейно зависит от логарифма интенсивности раздражителя.

9. Что означают кривые равной громкости? Кривая равной громкости- усредненное ощущение нормальным слухом в возрасте от 18 до 25 лет. С ее помощью определяют уровень громкости чистого тона какой-либо частоты, зная уровень создаваемого им звукового давления.

10. Что такое порог слухового ощущения? Порог болевого ощущения?

Порог слухового ощущения- Минимальная сила звука, способная вызвать ощущение едва слышимого звука

Болевой порог- уровень раздражения, причиняемого нервной системе, при котором человек чувствует боль.

11. Что такое: а) уровень интенсивности? б) Уровень громкости?

Уровень интенсивности- скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения.

Громкость звука-субъективное восприятие силы и интенсивности звука, зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний.

12. Что измеряется в децибелах, фонах, Вт/м2?

Децибел – логарифмическая единица, в которой хорошо отражаются характеристики слуха

Фон-логарифмическая единица для оценки уровня громкости звука, значения громкости коррелируются с чувствительностью человеческого слуха на разных частотах.

13. Как исследуется речевая аудиометрия? Речевая аудиометрия основывается на том, что врач произносит слова, меняя при этом громкость произнесения. Пациент сообщает, что услышал, и на основании полученной информации оценивается состояние слуха.

14. Проанализируйте структурную схему аудиометра и объясните назначение и работу его основных блоков.

15. Дать определение и метод проведения исследования: перкуссия,

аускультация, аудиометрия.

Перкуссия- простукивание участков тела и анализ звуковых явлений, возникающих при этом.

Аускультация- выслушивание звуков, образующихся в процессе функционирования внутренних органов.

Аудиометрия- исследование чувствительности слуха, определение слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты., с помощью электроакустических приборов, которые позволяют строго дозировать на всех звуковых частотах

16. Дать определение и метод проведения исследования акустическая

импедансометрия (тимпанометрия, акустическая рефлексометрия).

Аукустическая импедансометрия позволяет оценить состояние структур среднего уха и проводимость слуховой трубы.

Титанометрия- диагностика заболевания среднего уха

Акустическая рефлекесометрия- о функциональном состоянии 7 8 пар чмн проводящих путей ствола мозга.

17. Что такое шум и как он подразделяется? Шум- совокупность звуков различной интенсивности и частоты, всякий неблагоприятно воспринимаемый звук.
18. Дайте классификацию шумов в соответствии с Санитарными нормами,

правилами и гигиеническими нормативами «Шум на рабочих местах, в

транспортных средствах, в помещениях жилых, общественных зданий и на

территории жилой застройки».

4.1. По характеру спектра шума выделяют:

• широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

• тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

4.2. По временным характеристикам шума выделяют:

• постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;

• непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно».

4.3. Непостоянные шумы подразделяют на:

• колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

• прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

• импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБАI и дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБ.

19. Какую физиологическую характеристику шума Вы знаете?

20. Как воздействует шум на организм человека? Какие профессиональные

заболевания он вызывает?

Высокие уровни шума в городской среде являются одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение, а также постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10-25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при его уровне более 70 дБ. Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. Опасность возможной потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека. Некоторые теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, другие могут работать при сильном шуме почти всю жизнь без сколько-нибудь заметной утраты слуха. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – звон в ушах, головокружение, головную боль, повышенную усталость.

21. Как осуществляется нормирование и контроль шума на производстве?
22. Назовите нормируемые параметры и нормативный правовой акт,

содержащий требования к шуму.